Profesora:

Marianela Fernández

LABORATORIO DE

OPERACIONES UNITARIAS I

UNIVERSIDAD DEL ZULIA

FACULTAD DE INGENIERÍA

ESCUELA DE INGENIERÍA QUÍMICA

DEPARTAMENTO DE INGENIERÍA QUÍMICA BÁSICA

PRÁCTICA 2

VISCOSIDAD

Objetivo General

Determinar el efecto de la

temperatura sobre la viscosidad

de fluidos newtonianos.

Determinar la relación de la viscosidad con la

temperatura.

Comparar los valores de viscosidad

experimentales con los obtenidos mediante las

ecuaciones teóricas (Andrade, Eyring, Orrick y

Erbar, Morris, Makhija y Stairs y Van Velzen,

Cardozo y Langenkamp`s) y el nomograma.

Objetivos Específicos

Viscosidad de Algunas Sustancias

Tipos de Fluidos

Fluidos cuya µ es

independiente del

tiempo

F. Newtoniano

F. No Newtoniano

Plásticos de Bingham

Pseudo-plásticos

Dilatantes

Fluidos cuya µ es

dependiente del

tiempo

Reospécticos

Toxitrópicos

Tipos de Fluidos

Tipos de Fluidos

Newtonianos

Su viscosidad no varia con la deformación, ni con

el tiempo.

La viscosidad aparente es constante.

La viscosidad solo depende de la temperatura.

Entre ellos tenemos: Agua, aceite, gasolina,

Kerosene, benceno, glicerina.

No Newtonianos

Su viscosidad aparente varia con la deformación.

Viscosidad

Es la propiedad que presenta un

fluido de resistir la rapidez con la que

tiene lugar la deformación cuando las

fuerzas cortantes actúan sobre él.

Ésta depende de la temperatura,

composición y presión.

Viscosidad

dy

ydV

y

xaayx

)(

Donde:

yx: Esfuerzo de corte aplicado sobre el líquido.

d/dy: Velocidad de deformación.

μa: Viscosidad aparente (Kg./m*s).

Ley de Newton:

Viscosidad de Líquidos

No es posible estimar teóricamente las viscosidades para líquidos con exactitud.

Las viscosidades de líquidos son afectadas drásticamente por la temperatura. Esta

dependencia de la temperatura se representa bien mediante la ecuación

empírica (Andrade):

En los líquidos un aumento de la temperatura disminuye la viscosidad.

TBAe

Modelo de Eyring

TTebeV

hN 8.3

~

~

Este modelo se basa en el estudio de la relación de las fuerzas intermoleculares con la viscosidad. En un líquido las moléculas

están en constante movimiento; cuando el líquido está en reposo el movimiento se reduce a vibración, debido a que cada molécula

queda rodeada por las más próximas. Esta teoría permite estimar la viscosidad de los líquidos a partir de otras propiedades físicas como: Volumen molar del líquido y calor de vaporización

del líquido:

Donde:μ: viscosidad en Kg/m*s.NA: número de Avogadro (6.022x1023 moléculas/mol)h: constante de Planck (6.624x10-34 J*s/moléculas)V: volumen molar (m3/mol)Tb: temperatura de ebullición normal (K)T: temperatura del sistema (K)

PMV ~

Donde:

PM: Peso molecular

ρ: Densidad

Para fluidos newtonianos

Método de Orrick y Erbar

T

BA

MLn

*1

Este método emplea una técnica de estimación de las constantes A y B basada en la contribución de

los grupos de enlace

Donde:μ: viscosidad del líquido en cP1: densidad del líquido @ 20 ºC (g/cm3)M: peso molecularT: temperatura (K)

Reid R., Prausnitz J.y Sherwood T. “The properties of Gases and liquids”

Método de Morris

1

1*

*

rTJLog

Este es otro método que emplea una técnica contribución de los

grupos de enlace para determinar la viscosidad de los líquidos

Donde: η*: es el parámetro para cada clase de compuesto (constante empírica)Tr : es la temperatura reducida Tr= T/Tc

J: es una función de la estructura

Reid R., Prausnitz J.y Sherwood T. “The properties of Gases and liquids”

Donde:bi: Contribución de los gruposni: Número de veces que aparece el grupo en la molécula.

2/1*0577.0 ii nbJ

Método de Makhija y Stairs

´

´´

TT

BALog L

Para un número específico de líquidos Makhija y Stairs han tabulado los parámetros de A´, B´ y T´ para su uso en la ecuación:

Reid R., Prausnitz J.y Sherwood T. “The properties of Gases and liquids”

Donde,µ= Viscosidad del líquido (cP)T= Temperatura, K

A´, B´ y T´ para 10líquidos polares comunesestán tabuladas:

Modelo de Van Velzen, Cardozo y Langenkamp‛s

0

11log

TTB

Donde:μ: viscosidad en cP.T: temperatura del sistema (K)

Van Velzen y Col. en un estudio sobre los efectos de la estructura sobre la viscosidades de los líquidos

modificaron la ecuación de Andrade obteniendo la siguiente expresión en función de las constantes B y To.

Modelo de Van Velzen, Cardozo y Langenkamp‛s

Estas constantes B y To también pueden calcularse partiendo de la longitud equivalente de la cadena N*

i

iNNN *

Donde:N: número de átomos de carbono presentes en la molécula∆N: representa la contribución estructural

N*≤2032 *** 02076,03547,1439,3786,28 NNNTo

59,238164,8 * NTo N*>20

i

io BBB

32 *** 00377,03173,1885,6679,24 NNNBo

*740,1359,530 NBo

N*≤20

N*>20

Constantes de Van Velzen

Reid R., Prausnitz J.y Sherwood T. “The properties of Gases and liquids”

NOMOGRAMA VISCOSIDADES

Perry. “Manual del Ingeniero Químico”. Tomo I

COORDENADAS

Procedimiento Experimental

Baño térmico

Termómetro

Cilindro Rotacional

Viscosímetro Covette

Termocupla

Líquidos Newtonianos

Hoja de Toma de Datos

Experiencia 1. Determinación de la Viscosidad para la Glicerina

Temperatura (ºC) Viscosidad (Poise)

Temperatura (ºC) Viscosidad (Poise)

Experiencia 2. Determinación de la Viscosidad para la Trietanolamina

Seguridad

• Usar obligatoriamente lentes deseguridad y bata.